Aplicaciones de nuevos modelos tecnológicos en la exploración submarina

Introducción

La exploración submarina de petróleo y gas, conocida también como exploración offshore, constituye un proceso crucial en la industria energética global. Este proceso se enfoca en la búsqueda, evaluación y extracción de yacimientos de hidrocarburos que se encuentran bajo el lecho oceánico.

La complejidad y el desafío técnico de exploración submarina radican en la necesidad de operar en ambientes marinos profundos y diversos, donde se ubican reservorios potenciales de petróleo y gas que son cruciales para satisfacer la demanda energética mundial.

Aspectos clave del sector exploración submarina del petróleo y gas offshore

La prospección en el sector offshore implica el uso de tecnologías avanzadas como la sísmica 3D y 4D para la obtención de imágenes detalladas del subsuelo marino. Estas imágenes permiten la cartografía precisa de posibles yacimientos de hidrocarburos.

La perforación exploratoria, consiste en la creación de pozos de prueba, conocidos como pozos exploratorios, los cuales son perforados para confirmar la presencia y la viabilidad comercial de los hidrocarburos en los yacimientos previamente identificados mediante prospección sísmica. Una vez confirmada la viabilidad de los yacimientos, se procede al establecimiento de infraestructuras especializadas para la extracción, incluyendo la instalación de plataformas de producción fijas o flotantes, así como sistemas de recolección y procesamiento en alta mar.

Los hidrocarburos extraídos se transportan desde las plataformas offshore a instalaciones en tierra mediante oleoductos submarinos o buques cisterna. Los oleoductos submarinos proporcionan un medio continuo y seguro de transporte, mientras que los buques cisterna ofrecen flexibilidad en la logística de distribución de los recursos extraídos.

Este proceso integral, que abarca desde la prospección hasta el transporte, requiere una coordinación rigurosa y el uso de tecnologías de punta para asegurar la eficiencia, seguridad y sostenibilidad en la explotación de recursos submarinos de petróleo y gas.

Tecnologías utilizadas en la exploracion submarina de hidrocarburos

En la exploración submarina de hidrocarburos se utilizan diversas tecnologías avanzadas para realizar tareas clave como la detección de yacimientos, la perforación y la extracción. Algunas de las tecnologías más importantes incluyen:

1. Sísmica submarina: Utiliza equipos especializados para enviar ondas sonoras al fondo marino y registrar sus eco, lo que proporciona imágenes detalladas de las estructuras geológicas subterráneas y ayuda a identificar posibles yacimientos de petróleo y gas.
2. ROVs (Remote Operated Vehicles): Estos vehículos operados de manera remota son esenciales para inspeccionar y trabajar en profundidades marinas que son inaccesibles para los humanos. Los ROVs están equipados con cámaras, herramientas de manipulación y sensores para realizar diversas tareas subacuáticas.
3. Plataformas de perforación submarina: Son estructuras flotantes o semisumergibles que alojan equipos de perforación y permiten perforar pozos submarinos a grandes profundidades. Estas plataformas son importantes para la extracción de hidrocarburos offshore.
4. Tecnología de control y monitoreo submarino: Incluye sistemas avanzados para controlar la presión, la temperatura y otros parámetros en los pozos submarinos. Esto garantiza la seguridad operativa y optimiza la producción de hidrocarburos.
5. Tecnología de producción submarina: Involucra equipos submarinos especializados como árboles de navidad submarinos, sistemas de separación de agua y gas, y tuberías submarinas. Estos componentes son esenciales para la extracción eficiente y segura de petróleo y gas desde los yacimientos submarinos.

Estas tecnologías combinadas permiten a la industria energética explorar, evaluar y desarrollar yacimientos submarinos de manera eficiente y segura, desempeñando un papel fundamental en la satisfacción de la demanda global de energía.

Características de las tecnologías submarinas

A continuación se presentan características de estas tecnologías

1. Vehículos operados remotamente (ROV)

Los robots submarinos no tripulados, también conocidos como vehículos operados remotamente (ROV, por sus siglas en inglés), están equipados con cámaras, sensores avanzados y brazos mecanizados. Estos dispositivos están diseñados para realizar tareas de inspección, mantenimiento y reparación de equipos subacuáticos. Gracias a su sofisticada tecnología, los ROVs pueden operar a profundidades que superan los límites humanos, alcanzando hasta 6,000 metros. Estas capacidades permiten a los robots submarinos llevar a cabo trabajos en entornos extremos y difíciles de alcanzar, proporcionando una solución eficiente y segura para la exploración y mantenimiento subacuático en la industria del petróleo y gas offshore.

2. Vehículos submarinos autónomos (AUV)

• Descripción: robots autopropulsados y programables.
• Funciones: llevan a cabo el mapeo del fondo marino y estudios ambientales.
• Operación: pueden funcionar durante largos periodos sin intervención humana directa.

3. Sistemas de producción flotantes (FPSO, Floating Production, Storage, and Offloading)

¿Qué son las FPSO (Floating Production, Storage, and Offloading)?

Las FPSO (Floating Production, Storage, and Offloading) son unidades flotantes, generalmente basadas en el casco de un petrolero convertido. Estas instalaciones están equipadas con avanzados sistemas de procesamiento de hidrocarburos para la separación y tratamiento del petróleo crudo, agua y gases que son transportados a bordo desde pozos submarinos mediante tuberías flexibles. Las FPSO permiten la producción, almacenamiento y descarga de hidrocarburos de manera eficiente, facilitando la explotación de recursos en ubicaciones remotas y en aguas profundas.

Las unidaddex FPSO, están diseñados para permanecer sobre el mar durante largos periodos. Con una apariencia similar a grandes buques cisterna, estos buques se utilizan para la producción de petróleo y gas, procesan petróleo crudo y gas natural extraídos de plataformas marinas cercanas o instalaciones submarinas. Además, tienen grandes capacidades de almacenamiento para los hidrocarburos procesados. A través de estos buques se realizan descargas de petróleo almacenado, transfiriéndolo a camiones cisterna para su transporte.

4. Sistemas de producción submarina

El sistema de producción submarino se compone de una serie de componentes interconectados que operan en conjunto para extraer y procesar hidrocarburos desde el pozo marino hasta instalaciones en la superficie. Este sistema incluye un grupo de bocas de pozo, montadas en una plantilla común, desde donde la producción de cada boca se dirige a través de un colector, una tubería y un tubo ascendente comunes. Este conjunto transporta los hidrocarburos hacia una instalación de superficie.

El sistema cuenta con una red de distribución de control común que suministran energía, señales y comunicaciones necesarias para el funcionamiento y monitoreo de los equipos. Entre los componentes principales de este sistema se encuentran los sistemas de perforación submarina, los árboles de navidad y sistemas de boca de pozo submarinos, colectores, unidades de puente submarinos, de elevación, sistemas de conexión y de línea de flujo, y sistemas de control e instrumentación. Esta instalaciones submarinos son fundamentales para la instalación y mantenimiento de estos componentes, asegurando una operación continua y eficiente en el entorno marino.

5. Imágenes sísmicas 4D

Las imágenes sísmicas 4D representan una forma avanzada de sísmica 3D que añade el tiempo como cuarta dimensión. Esta tecnología permite monitorear los cambios en los yacimientos a lo largo del tiempo, proporcionando datos para la gestión y optimización de la producción de hidrocarburos. La transmisión de datos desde el fondo del pozo hasta la superficie se logra mediante varios métodos:

• La telemetría de pulso de lodo: Utiliza fluctuaciones de presión en la columna de fluido de perforación para codificar y transmitir datos. Un mecanismo de válvula modula la presión del lodo, creando pulsos codificados en binario que se propagan a la superficie. Estos pulsos son detectados por transductores de presión y decodificados en datos significativos, permitiendo la comunicación efectiva entre el fondo del pozo y la superficie.
• La telemetría electromagnética (EM): Emplea ondas electromagnéticas de baja frecuencia para transmitir datos a través de la formación geológica. Este método es particularmente útil en escenarios de perforación desequilibrados o cuando la telemetría de pulso de lodo no es práctica, ofreciendo una alternativa viable para la transmisión de datos en condiciones desafiantes.
• La tubería de perforación cableada: Es una tecnología avanzada que integra conductores eléctricos en la sarta de perforación, permitiendo la transmisión de datos bidireccional de gran ancho de banda. Este método ofrece velocidades de datos significativamente más altas en comparación con los métodos de telemetría convencionales, mejorando la capacidad de obtener y procesar información en tiempo real durante las operaciones de perforación.

Estas tecnologías de transmisión de datos son esenciales para el monitoreo y control eficientes de las operaciones de perforación y producción, asegurando una gestión óptima de los recursos y una operación segura y eficaz en la industria del petróleo y gas.

Adelantos tecnológicos en la exploración submarina de petróleo

Los avances tecnológicos han transformado el sector de exploración submarina de petróleo y gas, permitiendo medios más eficientes y precisos para identificar y extraer fuentes de hidrocarburos. Estas tecnologías y técnicas son fundamentales para reducir los riesgos de exploración y mejorar la eficacia general de la industria.

• Estudios sísmicos 3D y 4D: los estudios sísmicos son esenciales para mapear estructuras del subsuelo. Implican enviar ondas sísmicas al suelo y registrar los reflejos. Estos datos ayudan a crear imágenes detalladas de formaciones geológicas y reservorios potenciales. Monitoreo sísmico 4D: esta técnica avanzada rastrea los cambios en los yacimientos a lo largo del tiempo, brindando información sobre el comportamiento de los yacimientos y optimizando las estrategias de producción.
• Imágenes satelitales: los satélites equipados con una variedad de sensores toman fotografías de alta resolución de la superficie de la Tierra. Esta información se utiliza para rastrear cambios en el terreno, la vegetación y el uso de la tierra, lo que ayuda a identificar posibles sitios de exploración. A través de los drones y aviones equipados con sensores especializados permiten realizar estudios aéreos mediante la recopilación detallada de datos sobre áreas específicas, incluso en ubicaciones remotas o inaccesibles.
• Registro con cable: para evaluar parámetros como la densidad de la roca, la porosidad, la resistividad y la composición del fluido, se colocan herramientas de registro en un pozo. Esta información ayuda a determinar las propiedades del yacimiento. El análisis del lodo de perforación para determinar el contenido de hidrocarburos y la información geológica brinda información en tiempo real sobre las condiciones del subsuelo.
• Simulador de registro de pozos: un sistema de simulación de registro de pozos es una aplicación de software utilizada en el sector del petróleo y el gas para imitar la propagación de ondas electromagnéticas a través de los estratos geológicos que rodean un pozo. Durante la operación de perforación se deja caer una “herramienta de registro” en el pozo para recopilar datos sobre las formaciones rocosas y los fluidos que rodean el pozo. Esta información se utiliza para construir una imagen del subsuelo e identificar posibles reservas de hidrocarburos.
• Sistemas giratorios orientables: estos sistemas de perforación permiten a los operadores dirigir la dirección y trayectoria de la broca, lo que les permite acceder a depósitos que no están directamente debajo del lugar de perforación.

Aplicación de la tecnología de software informático en la exploración submarina

La tecnología visual consiste en el uso de tecnología informática avanzada para recopilar todo tipo de datos geológicos durante la exploración, a través de un programa especial, en un efecto visual de la imagen, mejorar la visualización en la exploración.

Es muy útil adoptar el método de simulación de cuencas en la exploración geológica de yacimientos petrolíferos en zonas de cuencas. Las técnicas tradicionales de modelado de cuencas, que utilizan principalmente modelos planos, presentan grandes desventajas en cuanto a precisión, claridad e información.

Sin embargo, la tecnología avanzada de software informático utiliza la tecnología de modelado en 3D para mejorar la precisión y la claridad, lo que sienta las bases para la explotación sin problemas de los yacimientos petrolíferos.

Conclusiones

A medida que el sector del petróleo y el gas se expande hacia ubicaciones costa afuera más profundas y difíciles, los avances más recientes en las tecnologías submarinas son fundamentales para superar los desafíos técnicos de la exploración submarina en aguas profundas y garantizar una operación perdurable a largo plazo.

Estos adelantos no solo mejoran la precisión y efectividad de los procedimientos de exploración, sino que también permiten reducir el impacto ecológico de las actividades costa afuera.

La exploración de petróleo y gas sigue siendo un componente crítico del panorama energético global, ya que proporciona los recursos que mueven nuestro mundo industrial. La industria continúa adaptándose a la cambiante situación energética a través de tecnologías innovadoras, prácticas responsables y una dedicación a la sostenibilidad.

Referencias

1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC11124795/
2. https://onepetro.org/books/book/74/chapter-abstract/14369580/Directional-Drilling?redirectedFrom=fulltext
3. https://www.researchgate.net/publication/377676695_Calibration_of_accelerometer_and_magnetometer_sensors_of_MWD_systems_in_direccional_drilling_application
4. https://www.esimtech.com/a-comprehensive-guide-to-know-oil-and-gas-exploration.html
5. https://kissflow.com/solutions/energy/oil-and-gas-technology-trends/